一种双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法，步骤为：获取煤气干成分含量及水分含量

【技术实现步骤摘要】
一种双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法


[0001]本专利技术属于热工节能
，特别是涉及一种双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法
。

技术介绍

[0002]双碳背景下，钢铁行业极致能效推广势在必行
。
轧钢工序是钢铁行业的重要生产环节，而加热占轧钢工序能耗的
70
％，因此，加热炉的节能降耗尤为关键
。
[0003]对加热炉进行热平衡测试是明确炉窑能效水平
、
暴露系统问题的有效方法，然而，对于空
、
煤气双蓄热燃烧方式，无法直接测定炉生烟气成分，从而无法由此进行炉膛燃烧过程的燃烧计算，也就无法判断空煤比的合理性及燃烧的完全性
。
[0004]为简化计算，有时将空烟烟道和煤烟烟道的烟气成分加权平均作为炉生烟气成分来进行燃烧计算，然而，实际过程中，由于蓄热式燃烧的特点，换向后，空烟蓄热室中仍残留有空气，故而，空烟烟道中混合了残余的空气，同理，煤烟烟道中混合了残余的煤气，空烟和煤烟与炉生烟气成分有很大差别
。
没有炉生烟气成分，也无法计算空气和煤气的残留量，而残留煤气量，对进入炉膛燃烧的供热负荷有很大的影响
。
[0005]目前，对双蓄热炉窑的热平衡测试计算没有相应的标准规定，查阅相关文献未发现对炉生烟气成分计算的报导
。
[0006]因此，本专利技术通过蓄热室前后烟气中含量变化较明显的组分
(CO2、N2)
的平衡关系，推导出煤气和空气在蓄热室换向过程的残留率，由此反算炉生烟气的成分，一方面可进行炉膛燃烧计算，另一方面可计算空气和煤气的残留量
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法，利用物质守恒原理和迭代方法计算得到双蓄热式加热炉炉膛内部燃烧产生的烟气成分，及炉生烟气成分，同时获得空气进入空烟中的比例以及煤气进入煤烟中的比例，基于此，可以明确加热炉内的燃烧状态以及空气
、
煤气漏损率
。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]根据本专利技术的一方面，提供一种双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法，包括以下步骤：
[0010]1)
获取煤气干成分含量及水分含量
、
获取煤烟烟气成分含量
、
获取空烟烟气成分含量并计算得出干空气含湿量；
[0011]2)
设定炉生烟气中水分含量的初始值，并基于步骤
1)
获取的数值和设定的炉生烟气中水分含量的初始值以及二氧化碳和氮气的平衡方程来计算得到煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率；
[0012]3)
基于煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率以及煤烟烟气成分含量和空烟烟气成分含量来计算得到炉生烟气干成分含量；
[0013]4)
由煤气干成分含量及水分含量计算得到煤气湿成分含量，然后基于煤气湿成分含量和炉生烟气干成分含量计算炉膛燃烧过程的过剩空气系数
、
理论干空气量
、
理论干烟气量
、
实际湿烟气量和不完全燃烧烟气量修正系数；
[0014]5)
根据煤气湿成分含量
、
过剩空气系数
、
理论干空气量
、
不完全燃烧时烟气修正系数
、
实际湿烟气量和干空气含湿量计算得出炉生烟气中水分含量；
[0015]6)
利用计算得到的水分含量值代替设定的初始值，重新进行步骤
1)
至步骤
5)
的计算，直到二者水分含量的差值非常小时停止计算，得到此时的炉生烟气成分含量
、
煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率，完成炉膛燃烧计算
。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，在步骤
1)
中，煤气干成分含量通过煤气分析仪测得，煤气中水分含量通过水分仪测试获得；煤烟烟气成分含量和空烟烟气成分含量均通过烟气分析仪现场测试获得
。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，在步骤
1)
中，干空气含湿量通过干球温度
、
湿球温度
、
相对湿度和饱和蒸气压计算得到
。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，在步骤
2)
中，煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率分别通过如下公式计算：
[0019][0020][0021]其中，式子中，
a
m
：煤烟蓄热室煤气残留率；
a
k
：空烟蓄热室空气残留率；
H2O
n
：炉生烟气中水分含量；
H2O
g
：煤气中水分含量；
CO
g2,m
：煤烟烟气中二氧化碳含量；
CO
g2,k
：空烟烟气中二氧化碳含量；
CO
g2,g
：煤气干成分中二氧化碳含量；
N
g2,m
：煤烟烟气中氮气含量；
N
g2,k
：空烟烟气中氮气含量；
N
g2,g
：煤气干成分中氮气含量；
g
k
：干空气含湿量，
g/m3。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，在步骤
3)
中，炉生烟气干成分含量的计算式如下：
[0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029]其中，式子中，
CO
g2,n
、O
g2,n
、CO
gn
、H
g2,n
、CH
g4,n
、N
g2,n
：炉生烟气干成分中二氧化碳含量
、
氧气含量
、
一氧化碳含量
、
氢气含量
、
甲烷含量
、
氮气含量；
CO
g2,k
、O
g2,k
、CO
gk
、H
g2,k
、CH
g4,k
：空烟烟气中二氧化碳含量
、
氧气含量
、
一氧化碳含量
、
氢气含量
、
甲烷含量
。
[0030]在本专利技术的一个实施例中，在步骤
4)
中：
[0031]过剩空气系数计算式如下：
[0032][0033]理论干空气量计算式如下：
[0034][0035]理论干烟气量计算式如下：
[0036][0037]实际湿烟气量计算式如下：
[0038][0039]不完全燃烧时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
获取煤气干成分含量及水分含量
、
获取煤烟烟气成分含量
、
获取空烟烟气成分含量并计算得出干空气含湿量；
2)
设定炉生烟气中水分含量的初始值，并基于步骤
1)
获取的数值和设定的炉生烟气中水分含量的初始值以及二氧化碳和氮气的平衡方程来计算得到煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率；
3)
基于煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率以及煤烟烟气成分含量和空烟烟气成分含量来计算得到炉生烟气干成分含量；
4)
由煤气干成分含量及水分含量计算得到煤气湿成分含量，然后基于煤气湿成分含量和炉生烟气干成分含量计算炉膛燃烧过程的过剩空气系数
、
理论干空气量
、
理论干烟气量
、
实际湿烟气量和不完全燃烧烟气量修正系数；
5)
根据煤气湿成分含量
、
过剩空气系数
、
理论干空气量
、
不完全燃烧时烟气修正系数
、
实际湿烟气量和干空气含湿量计算得出炉生烟气中水分含量；
6)
利用计算得到的水分含量值代替设定的初始值，重新进行步骤
1)
至步骤
5)
的计算，直到二者水分含量的差值非常小时停止计算，得到此时的炉生烟气成分含量
、
煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率，完成炉膛燃烧计算
。2.
根据权利要求1所述的双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法，其特征在于，在步骤
1)
中，煤气干成分含量通过煤气分析仪测得，煤气中水分含量通过水分仪测试获得；煤烟烟气成分含量和空烟烟气成分含量均通过烟气分析仪现场测试获得
。3.
根据权利要求1所述的双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法，其特征在于，在步骤
1)
中，干空气含湿量通过干球温度
、
湿球温度
、
相对湿度和饱和蒸气压计算得到
。4.
根据权利要求1所述的双蓄热式轧钢加热炉炉生烟气成分的计算方法，其特征在于，在步骤
2)
中，煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率分别通过如下公式计算：中，煤烟蓄热室煤气残留率和空烟蓄热室空气残留率分别通过如下公式计算：其中，式子中，
a
m
：煤烟蓄热室煤气残留率；
a
k
：空烟蓄热室空气残留率；
H2O
n
：炉生烟气中水分含量；
H2O
g
：煤气中水分含量；
CO
g2,m
：煤烟烟气中二氧化碳含量；...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦洁，刘功国，齐建玲，鄢攀邻，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：